Состояние экосистем, от которых зависят люди и другие живые существа, ухудшается стремительнее, чем когда-либо. Эксперты предупреждают, что это окажет серьезное негативное воздействие на людей во всем мире.

На Земле исчезают сухопутные насекомые

Международная группа ученых, в которую вошли в том числе представители российских и немецких научных центров, провела анализ результатов более чем 160 исследований популяции сухопутных насекомых. Данные охватывают весь мир за период 1925–2018 гг.

Комплексное сравнение показало серьезные отличия динамики численности насекомых, причем даже в расположенных рядом местностях. Так или иначе, основная тенденция неутешительна. Количество особей, проводящих весь жизненный цикл в условиях суши, в среднем уменьшается на 0,92 % ежегодно. Это значит, что в ближайшие три десятилетия их станет меньше почти на треть.

Наиболее ощутимо сокращается численность насекомых в западных районах США, а также в европейских странах, преимущественно в Германии. Негативные тенденции наблюдаются в Европе уже 15 лет.

Характерно, что в численности больше потеряли летающие насекомые, а также проживающие в древесных кронах и в земле. Те же, кто часть жизни проводит в водной среде (вроде комаров и поденок), сумели даже увеличить «население». Их становится больше примерно на процент каждый год.

Почему вымирают насекомые и как можно остановить этот процесс

Численность насекомых за последние годы радикально снизилась — ученые говорят о начале их массового вымирания. По подсчетам ООН, к 2050 году на Земле исчезнет почти 1 млн видов животных, в том числе огромное количество насекомых. Уже сейчас 75% суши, 40% океана и 50% речных вод «демонстрируют деградацию из-за деятельности человека». По данным ученых, более 40% видов насекомых уже вымерли, а треть находится под угрозой полного исчезновения. Скорость их вымирания в восемь раз выше, чем у млекопитающих, птиц и рептилий. Общая масса насекомых падает на 2,5% в год. «Хайтек» рассказывает о причинах вымирания насекомых и о том, почему это процесс необходимо остановить.

Жизнь на Земле развивается динамично на протяжении всей истории нашей планеты. И через 4 млрд лет после появления первых микробов, спустя 400 млн лет после возникновения первой жизни, через 200 тыс. лет после того, как первые люди заселили планету, и спустя 200 лет после начала систематической классификации всех живых существ в мире, каждый год ученые открывают несколько десятков или сотен новых видов живых организмов.

Это касается и насекомых — ученые оценивают количество их видов примерно в 5,5 млн. При этом только пятая часть из них — около 800 тыс. видов — до сих пор была идентифицирована и названа.

Но у исследователей по-прежнему мало шансов изучить их: насекомые — одни из самых быстро исчезающих в рамках шестого массового вымирания живых организмов. Они более уязвимы, чем другие существа, и вымирают со скоростью, превышающей в восемь раз темпы исчезновения млекопитающих, пернатых или хордовых. Отчасти причина глобального вымирания насекомых заключается в их высокой зависимости от конкретных климатических условий и среды обитания. 

В 2011 году палеонтолог Энтони Барноски и его коллеги из Калифорнийского университета в Беркли опубликовали статью, в которой рассказали о продолжающемся последние 500 лет шестом массовом вымирании — процессе, в результате которого три четверти видов исчезают за геологический период. Ученые сравнили среднюю скорость исчезновения видов с XVI по XXI век и сопоставили со средней скоростью этого процесса в другие периоды истории.

Причиной вымирания стала деятельность человека — люди уничтожают привычную среду обитания животных и растений, что приводит к сокращению биоразнообразия. Вероятно, на растения этот процесс оказывает большее влияние. В отличие от животных, они не могут переместиться, когда их среда обитания оказывается разрушенной. 

Помимо изменения и деградации естественной среды обитания, основной причиной вымирания насекомых являются загрязнители — например, сельскохозяйственные инсектициды. Истощение почвы приводит к увеличению потребности в агрессивных удобрениях и омницидных химикатах, и чем больше пищи нужно выращивать сельскохозяйственным предприятиям, тем меньше питательных веществ и нетронутой деятельностью человека среды остается для других живых организмов.

Среди других причин — появление инвазивных видов хищников, к защите от которых местные виды в подавляющем большинстве случаев оказываются не готовы. Большой вклад в вымирание насекомых вносит и употребление некоторых видов в пищу. По оценкам ученых, сейчас более 2 тыс. видов насекомых являются частью рациона людей в разных странах. Наконец, большой вклад делают глобальные изменения температуры.

Почему это важно

Уничтожение бабочек, жуков, муравьев, пчел, ос, мух, сверчков, стрекоз и сотен тысяч других видов насекомых имеет последствия, которые распространяются далеко за пределы исчезновения конкретных популяций.

Насекомые являются неотъемлемой частью биологических цепочек и играют большую роль в экономике — в первую очередь, это касается сельского хозяйства. Насекомые предоставляют человечеству большую услугу — опыление растений. Около 3/4 всех цветущих растений опыляются насекомыми — среди них сельскохозяйственные культуры, на которые приходится более трети мировых запасов продовольствия.

Ранее ученые из научной группы ООН по биоразнообразию в глобальном исследовании сельскохозяйственных культур, требующих опыления насекомыми, подсчитали, что экосистемные услуги насекомых стоят около $57 млрд в год только в США. В мире опылители выполняют функции, которые ученые оценивают в $235–577 млрд.

Другая услуга, которую насекомые оказывают людям: удаление отходов и круговорот питательных веществ. Без насекомых, таких как навозные жуки и редуценты (например, улитки, слизни и круглые черви), которые перерабатывают отходы животного и растительного происхождения, поверхность планеты была бы намного грязнее.

Кроме того, для многих животных насекомые стали важной частью рациона. Например, резкое сокращение численности птиц в Европе и Соединенных Штатах связано с коллапсом популяций насекомых, уничтоженных в результате использования сельскохозяйственных пестицидов.

Насекомые служат основой пищевой сети и являются пищей для большого количества живых организмов — от птиц до мелких млекопитающих до рыб. Если их количество резко сократится, уменьшится численность видов, которые ими питаются.

«Вымирание насекомых приводит к тому, что мы теряем не только еще одну сложную загадку, которая представляет собой наш живой мир, но и биомассу, необходимую, например, для питания других животных, уникальные гены и вещества, которые однажды могут способствовать излечению болезней», — рассказывает Педро Кардосо из Университета Хельсинки.

Кому угрожает вымирание

Плодовые мухи почти полностью изучены из-за их совместимости с генетическими исследованиями, но лабораторные мухи не являются аналогом для популяций диких плодовых мух или других 899 999 известных видов насекомых.

В первом глобальном обзоре популяций насекомых, проведенном международной группой ученых в 2017 году, было определено несколько групп насекомых, которые находятся под угрозой вымирания. Среди них — мотыльки и бабочки, опылители (пчелы, шмели и осы), а также навозные жуки и редуценты.

Другие исследователи обнаружили, что по состоянию на тот же 2017 год численность насекомых (по биомассе) снизилась более чем на 75%, и это только в 63 охраняемых районах Германии. Столь колоссальное вымирание произошло всего за 27 лет. Те же ученые спустя два года пришли к выводу, что на лугах Германии с 2009 по 2019 годы вымерли почти две трети всех насекомых.

Тем временем даже в относительно нетронутых лесах Пуэрто-Рико биомасса насекомых и членистоногих, таких как пауки, с 1970-х годов сократилась в 10–60 раз.

В еще одной работе ученые выяснили, что популяции около половины изученных видов бабочек находятся в упадке, а одна треть — под угрозой исчезновения.

Вымирание также угрожает десяткам видов муравьев. Вид Caddisflies находится в наиболее уязвимом положении — численность его представителей может сократиться на 63% в ближайшее время из-за особенностей размножения. Дело в том, что эти муравьи откладывают яйца только в чистую воду, а ее загрязнение химическими веществами или токсичными сине-зелеными водорослями приводит к гибели потомства.

Что будет дальше?

Остановить процесс вымирания насекомых и измерить его скорость достаточно сложно — в первую очередь, потому что насекомые в большинстве случаев имеют очень короткий жизненный цикл продолжительностью от нескольких часов до нескольких дней.

Ученые предлагают снизить скорость вымирания насекомых с помощью устранения косвенных факторов, напрямую влияющих на их жизнедеятельность. Среди шагов по предотвращению этого процесса исследователи предлагают отказаться от использования пестицидов в сельском хозяйстве, высаживать аборигенные растения, привычные для насекомых в определенных районах, отказаться от частого скашивания травы, а также не рубить сухие деревья и пни.

Кроме того, исследователи считают необходимым уменьшить углеродный след, который негативно влияет на насекомых так же, как и на другие виды, и не ввозить новые виды животных и растений в регионы, где их никогда не было.

Ученые назвали причины стремительного сокращения полезных насекомых в почве

По словам ученых, количество мелких насекомых, которые разлагают растения в почве и таким образом поддерживают ее плодородие, уменьшается как в результате изменения климата, так и в результате чрезмерно интенсивного культивирования. Ученые из Центра экологических исследований имени Гельмгольца (UFZ) и Немецкого центра интегративных исследований биоразнообразия (iDiv) Галле-Йена-Лейпциг обнаружили, что этот эффект проявляется двумя различными способами: в то время как изменение климата уменьшает размер тела микроорганизмов, культивирование снижает их частоту. Даже занимаясь органическим земледелием, невозможно противодействовать всем негативным последствиям изменения климата, предупреждают исследователи.

Мелкие насекомые, паукообразные и другие обитатели почвы постоянно работают над разложением мертвых растений и других органических материалов и способствуют переработке питательных веществ, которые содержатся в органике. Однако специалисты уже давно опасаются, что эти организмы, столь важные для плодородия почв и функционирования экосистем, все чаще подвергаются стрессу. 

С одной стороны, они сталкиваются с последствиями изменения климата, которое бросает им вызов высокими температурами и необычными условиями осадков с более частыми засухами. С другой стороны, они также страдают от чрезмерно интенсивного землепользования. Если, например, луг превратить в поле, то почвенные животные найдут там меньше ниш и источников пищи. Интенсивная вспашка, скашивание или выпас скота, а также применение пестицидов и большого количества удобрений также оказывают негативное воздействие на обитателей почвы.

Мартин Шедлер из UFZ координирует работу «Экспериментального центра глобальных изменений» (GCEF) в Бад-Лаухштедте. Там исследователи могут моделировать климат будущего на пахотных и луговых участках, используемых с различной степенью интенсивности. 

В больших стальных конструкциях, напоминающих теплицы без крыши или стен, они воссоздают сценарий, который мог бы быть типичным для региона между 2070 и 2100 годами: здесь примерно на 0,6 градуса теплее, чем сегодня, весной и осенью выпадает на 10% больше осадков, а летом примерно на 20% суше. Команда, возглавляемая Мартином Шедлером и докторантом Руй Инем, теперь исследовала, как эти условия влияют на клещей и ногохвосток. 

Обе группы имеют много представителей в своих подклассах, которые играют важную роль в круговороте питательных веществ в почве. Результаты показывают, что численность этих почвенных членистоногих будет сокращаться еще больше из-за изменения климата.

«Вполне вероятно, что будут преобладать не только более мелкие подклассы, но и более мелкие особи внутри одного и того же класса».

Мартин Шедлер - исследователь

Во всяком случае, исследованные образцы на участках с более высокими температурами и измененными осадками были в среднем примерно на 10% меньше, чем на сопоставимых участках с сегодняшним климатом.

Согласно эксперименту, чрезмерно интенсивное использование земли также может вызвать очень похожий эффект. Это происходит в результате уменьшения биомассы.

«В отличие от климата, использование не уменьшает размер животных,но их плотность. Например, примерно на 47% меньше клещей и ногохвосток обитало на участках GCEF, возделываемых традиционно, по сравнению с участками, широко используемыми в качестве лугов».

Мартин Шедлер - исследователь

До сих пор многие эксперты надеялись, что экологически чистое сельское хозяйство может стать своего рода страховкой от негативных последствий изменения климата. В конце концов, органическое земледелие обычно приводит к биоразнообразию на полях и пастбищах. Также считается, что это делает такие экосистемы менее восприимчивыми к климатическим нарушениям, чем традиционно используемые технологии обработки земель.

Тем не менее, когда речь заходит о поддержании продуктивности почвенных животных, эта стратегия, похоже, не работает: изменения температуры и осадков уменьшают их биомассу независимо от культивирования.

«Таким образом можно сделать вывод: мы всегда считали, что все потери, которые испытывает природа в результате изменения климата, можно запросто компенсировать экологически чистым землепользованием. Однако, последние исследования доказывают, что это совершенно не так», — сказал Мартин Шедлер.

Подготовлено по материалам phys.org